Introductie
Kunststoffen zijn essentieel voor de huidige maakindustrie omdat ze over het algemeen gemakkelijk verkrijgbaar zijn, meestal goedkoop zijn en goed samengaan met populaire productietechnieken zoals spuitgieten, 3D-printen en CNC-precisiefrezen.
CNC-bewerking is een subtractieve productietechniek waarbij zorgvuldig materiaal uit een massief blok materiaal wordt verwijderd met draaiende gereedschappen en boren om het onderdeel vorm te geven.
Wat betreft het produceren van kunststof onderdelen is CNC-bewerking nauwkeuriger dan spuitgieten.
Bovendien is CNC-bewerking, vergeleken met veel andere productietechnieken, beter compatibel met een grotere verscheidenheid aan kunststoffen, wat het voor veel productteams een aantrekkelijke optie maakt om onderdelen door middel van machinale bewerking te produceren.
Kunststof bewerking
Wat is Derlin
Een acetaalpolymeer bekend onder de handelsnaam Delrin wordt op grote schaal gebruikt bij CNC-bewerking vanwege zijn opmerkelijke eigenschappen. De stof, ook wel POM (Polyoxymethyleen) of Delrin-plastic genoemd, kan verder worden bewerkt met behulp van procedures zoals spuitgieten en 3D-printen. Er zijn veel soorten Delrin die elk een unieke combinatie van kenmerken hebben.
Vanwege de hoge treksterkte, lage wrijving en hoge slijtvastheid, kruip- en kromtrekkingsweerstand, en algemene taaiheid en lange levensduur, dient Delrin-kunststof als een geweldig alternatief voor metaal. Superieure dichtheid, verminderde vochtopname en chemische weerstand tegen koolwaterstoffen, oplosmiddelen en neutrale chemicaliën zijn slechts enkele van de eigenschappen van de Delrin-stof.
Wat is PEEK
De PAEK-familie van materialen omvat het hoogwaardige technische thermoplastisch materiaal dat bekend staat als PEEK, of polyetheretherketon. Het semi-kristallijne materiaal, dat een uitstekende sterkte, slijtvastheid en slijtvastheid heeft en zijn kwaliteiten zelfs bij hoge temperaturen behoudt, wordt gebruikt voor een verscheidenheid aan industriële onderdelen en componenten.
PEEK-kwaliteiten zijn vergelijkbaar met PPS in termen van chemische en waterbestendigheid. PEEK daarentegen heeft een smeltpunt van 343°C en is bestand tegen temperaturen tot 250°C zonder permanent zijn fysieke eigenschappen te verliezen. Het kan ook worden gebruikt in heet water of stoom. PEEK is een hoogwaardige kunststof die kan worden aangetroffen in korrel-, filament- en staaf- of staafvormen voor CNC-bewerking. Meestal is het van medische kwaliteit of van industriële kwaliteit.
Wat is teflon/PTFE
Tetrafluorethyleen (TFE) is een fluorpolymeer en thermoplastisch materiaal. Teflon is een handelsmerk van het Amerikaanse chemische bedrijf Chemours, een divisie van de industrietitan DuPont (nu DowDuPont).
Het is bestand tegen vrijwel alle industriële chemicaliën en oplosmiddelen, is bestand tegen extreem hoge temperaturen en isoleert uitstekend. Het wordt vaak gebruikt voor voorwerpen die een antikleefoppervlak nodig hebben vanwege de lage wrijvingscoëfficiënt, waardoor het een uitstekende keuze is voor situaties waarin componenten tegen elkaar aan bewegen.
Teflon, een polymeer van tetrafluorethyleen (PTFE), heeft uitzonderlijke diëlektrische eigenschappen die stabiel zijn met frequentie en temperatuur. Het vonkt niet snel en bevordert de verspreiding van vlammen niet. De bulkdichtheid van Teflon is uitzonderlijk hoog. Enkele van de kenmerken zijn:
- hoogwaardige thermische en elektrische isolatiemogelijkheden
- lage wrijvingscoëfficiënt
- bestand tegen chemicaliën
- vlamclassificatie van UL94-VO
Overwegingen bij het kiezen van CNC-bewerking van kunststoffen
De bewerkbaarheid van een materiaal wordt beïnvloed door de fysieke kenmerken ervan. Als gevolg hiervan zullen de resultaten die u uit uw werkstuk kunt halen, afhankelijk van het materiaal verschillen. De grootte en vorm van uw werkstuk kunnen veranderen tijdens het werken met kunststoffen, tijdens of zelfs na de bewerking. Ontwerpingenieurs moeten dus rekening houden met materiaalkwaliteiten om te garanderen dat hun ontwerpen kunnen worden vervaardigd. Bij het CNC-bewerkingen van kunststoffen moet rekening worden gehouden met het volgende.
Thermische expansie
Bij hoge temperaturen zet bijna elke stof uit en neemt volume aan. Het gereedschap dat wordt gebruikt bij precisie-CNC-frezen genereert warmte wanneer het in contact komt met het materiaal. In vergelijking met metalen hebben kunststoffen een grotere thermische uitzettingscoëfficiënt. Als gevolg hiervan kunnen ze een grotere maatverschuiving ervaren als gevolg van de bewerking. Het is daarom essentieel om te begrijpen hoe elke kunststof reageert op de warmte-inbreng van de bewerking. Het is van vitaal belang om na te denken over de hoeveelheid hitte waaraan het plastic zal worden blootgesteld. Het vermogen om zich aan dimensionale beperkingen te houden zal door deze variabelen worden beïnvloed. De warmteafbuigingstemperatuur van een materiaal laat ook zien wanneer het gemakkelijk begint te vervormen bij blootstelling aan hoge temperaturen. Mogelijk moet u hiermee rekening houden bij het kiezen van uw uiteindelijke materialen, om er zeker van te zijn dat het onderdeel geschikt is voor de toepassing.
Kracht en hardheid
U kunt rekening houden met de sterkte- en hardheidseigenschappen van een kunststof om er zeker van te zijn dat het bestand is tegen de eisen van het beoogde gebruik. Het gedrag van een materiaal tijdens het bewerken wordt echter ook beïnvloed door deze eigenschappen. De treksterkte van een materiaal kan invloed hebben op de manier waarop het spanen creëert, wat de uiteindelijke oppervlaktepolijsting kan veranderen. Hardheid kan ook van invloed zijn op de manier waarop spanen zich ontwikkelen, en bij bijzonder zachte materialen kan er sprake zijn van gutsen als de operator niet de nodige maatregelen neemt. Bovendien kan de slijtageduur van het gebruikte gereedschap worden beïnvloed door de hardheid en treksterkte van een materiaal. Bij het bewerken van metalen en keramiek is dit doorgaans een belangrijkere factor om rekening mee te houden.
Effecten van vocht en chemicaliën
Sommige polymeren kunnen vocht uit de lucht of koelvloeistof absorberen of negatieve effecten ondervinden van specifieke stoffen. Zelfs ruimtes met airconditioning of afgesloten containers kunnen nodig zijn om ze te bewaren. De afmetingen van het materiaal kunnen fluctueren als gevolg van vocht en chemische reacties, wat het moeilijker maakt om exacte toleranties te handhaven. Ze kunnen er zelfs voor zorgen dat de polymeren al hun stabiliteit en sterkte verliezen.
schoonheidsleer
Ontwerpelementen zoals uiterlijk en gerelateerde kenmerken zoals lichttransmissie kunnen cruciaal zijn. In zo’n geval heb je minder mogelijkheden voor kunststof materialen. Een ruwe oppervlakteafwerking moet tijdens het gehele bewerkingsproces worden vermeden om negatieve effecten op de transparantie of lichttransmissie te voorkomen.
De functie van het kunststof onderdeel
De functie van een onderdeel bepaalt altijd hoe het wordt gebouwd. Daarom hangt het materiaal dat u moet gebruiken voor de CNC-bewerkingsprocedure voor kunststof uiteindelijk af van het doel van uw product. De omgeving waarin het CNC-kunststofonderdeel wordt gebruikt, heeft de meeste invloed op de materiaalkeuze. Derlin is bijvoorbeeld de perfecte optie als uw kunststofartikel in een omgeving met lage tot geen wrijvingsvereisten zal werken. Dit komt door de bekende lage wrijving van het materiaal, waardoor het geschikt is voor de procedure.
Vereisten voor nabewerkingsbehandelingen
Om hun esthetische waarde te verbeteren, hebben sommige stukken mogelijk nabewerking nodig. Het is echter mogelijk dat niet alle kunststoffen gemakkelijk te combineren zijn met allerlei soorten afwerkingen. Houd hier dus ook rekening mee bij het kiezen van de kunststof voor CNC-bewerking.
Voor- en nadelen van het bewerken van Delrin, Teflon en PEEK
Delrin bewerken
Metalen kunnen door Delrin perfect vervangen worden bij het maken van onderdelen. Het heeft echter wel voor- en nadelen, net als elk ander materiaal dat bij de productie wordt gebruikt. De voor- en nadelen zijn als volgt:
Voordelen
- licht van gewicht
Delrin is lichter dan metalen. Hoewel het licht van gewicht is, heeft het echter een hoge treksterkte en kan het keer op keer schokbelastingen weerstaan.
- Mogelijkheid om machinaal te bewerken
Delrin heeft speciale kwaliteiten die het eenvoudig maken om te hanteren en te verwerken met zowel traditionele als geavanceerde apparatuur. Het biedt ook hogere stroomsnelheden dan andere harsen, waardoor een gelijkmatigere vulling van de dunne wanden van de mal mogelijk is.
- Sterkte
Het polymeer Delrin is bestand tegen slijtage. Dankzij de stijfheid en grote mechanische sterkte kan het worden gebruikt voor de vervaardiging van een breed scala aan hoogwaardige Delrin-componenten met een lange levensduur.
- lage wrijvingscoëfficiënt
Delrin kan worden gebruikt om bewegende en glijdende componenten te creëren die niet onderhouden hoeven te worden. De inherente smering maakt het ook een slimme keuze voor componenten die met weinig tot geen wrijving werken.
- Hoge capaciteit voor spanning en stress
Delrin heeft superieure terugverende eigenschappen in vergelijking met metalen. Bovendien is het zeer geschikt voor klik- en gespverbindingen vanwege de hoge treksterkte en het goede terugverende vermogen.
- Bestand tegen vocht
Delrin kan worden gebruikt in vochtige omgevingen omdat het geen vocht absorbeert. Bovendien is het bestand tegen verschillende chemische oplosmiddelen en organische oplosmiddelen zoals benzine. Het is corrosiebestendig vanwege de weerstand tegen vocht. Voor veel industriële activiteiten is het een perfect materiaal.
Nadelen
Delrin heeft nog een paar nadelen die het volledige gebruik ervan bij de productie van producten verhinderen. Een aantal van de nadelen worden hieronder opgesomd:
- Beperkte zuurbestendigheid
Oplosmiddelbestendigheid is een sterk punt van het Delrin-materiaal. Het kan echter wel beschadigd raken door sommige zuren, zoals chloor en minerale zuren. Hierdoor kunnen zelfs extreem lage chloorconcentraties in drinkwater leiden tot breuken in waterleidingen.
- Voedselveiligheid
Het maken van bewaarcontainers voor voedsel is niet de beste toepassing voor Delrin. Dit komt doordat Delrin voedsel verontreinigt wanneer het in contact komt met zure ingrediënten.
- een zwakke lijm
Delrin heeft moeite om met elkaar verbinding te maken vanwege de chemische samenstelling. Om Delrin te binden zijn lijmen als polyurethaan en epoxy gebruikt. Maar daarvoor is de hulp van lijmspecialisten nodig, wat de prijs opdrijft.
- Brandbaar
De stof delrin is brandbaar. Alleen een brandblusser van klasse A kan de vlammen van de brandende stof doven.
PEEK bewerken
PEEK-bewerking heeft verschillende voordelen, die in twee groepen kunnen worden verdeeld: de intrinsieke materiaalvoordelen van PEEK en de specifieke procesvoordelen van het gebruik van een CNC-machine om PEEK-materiaal te vervaardigen.
Voordelen
Het bewerken van PEEK heeft de volgende materiële voordelen:
- grote resistentie tegen chemicaliën.
PEEK-materiaal biedt een uitstekende weerstand tegen corrosieve stoffen. De weerstand is vergelijkbaar met die van nikkelstaal en het materiaal behoudt zijn corrosiebestendige chemische structuur met de meeste metalen, zelfs bij hoge temperaturen. Alleen sterk zwavelzuur kan dit plastic onder normale omstandigheden oplossen.
- Hoge stralingsweerstand en lage wateropname.
Onderdelen van een machine of instrument die gemaakt zijn van PEEK behouden hun chemische structuur en eigenschappen in vochtige omgevingen. Het werkt het beste in vochtige omgevingen, heet water onder druk of stoom vanwege de hydrolysebestendigheid, zelfs bij hogere temperaturen.
Bovendien kunnen PEEK-componenten functioneren in de aanwezigheid van sterke ioniserende straling. Het is beter bestand tegen gammastraling dan polystyreen, zoals al vermeld.
- Hoge effectiviteit en betrouwbaarheid, zelfs bij hoge temperaturen.
Dankzij de uitstekende verwerkingsmogelijkheden biedt PEEK een uitzonderlijke bewerkbaarheid tijdens CNC-precisiefrezen van kunststof. Hoewel het een zeer hittebestendig thermoplastisch materiaal is, kan het met diverse materiaalbewerkingstechnieken worden bewerkt.
Deze technieken omvatten smeltspinnen, spuitgieten en extrusiegieten. Deze compatibiliteit wordt gegarandeerd door de sterke thermische afbraakeigenschappen en de hogetemperatuurbewerkbaarheid van PEEK. Bovendien is deze thermoplast een zelfdovend materiaal tijdens brand; het stoot weinig tot geen gevaarlijk gas of rook uit.
- uitstekende mechanische eigenschappen
PEEK en andere thermoplasten voor hoge temperaturen bieden een hoge slagvastheid en behouden hun vorm bij hoge temperaturen. Het heeft een hoge dimensionale stabiliteit en een lage lineaire uitzettingscoëfficiënt. Van alle polymeren heeft PEEK het grootste vermogen om spanning en vermoeiing te weerstaan. Bovendien heeft het uitzonderlijke kruipweerstandseigenschappen (het vermogen van een stof om langzaam te vervormen gedurende een lange periode van blootstelling aan spanning). Deze eigenschap maakt het een goed materiaal dat bestand is tegen hoge bewerkingsspanningen.
Bovendien biedt PEEK uitstekende slijtvastheid en een lage wrijvingscoëfficiënt. Hierdoor kan het een uitstekende slijtvastheid blijven behouden onder verschillende externe fysieke omstandigheden, waaronder druk, oppervlakteruwheid, temperatuur en snelheid in relatie tot het contactoppervlak.
- Er bestaan biocompatibele kwaliteiten.
- onkwetsbaar voor biologische afbraak
Nadelen
Het bewerken van PEEK heeft een aantal nadelen. Een paar hiervan omvatten
Om interne spanning en breuken veroorzaakt door hitte te verminderen, is speciale zorg nodig.
- nodig om te gloeien
- Ineffectieve warmteoverdracht.
- Als je te ver boort, kan het barsten.
Bewerking van Teflon/PTFE
Teflon heeft de volgende materiaalvoordelen wanneer het machinaal wordt bewerkt:
- Lage weerstand en non-stick.
- goede weerstand tegen de weersomstandigheden
- tolerant voor temperaturen tot 500°F
- extreem goede elektrische isolatiekwaliteiten.
- bestand tegen chemicaliën.
- hoge slagvastheid.
Procesvoordelen
- zacht en dicht, waardoor het eenvoudig te bewerken is.
- Vervorming van het onderdeel en verstopping van het gereedschap worden vermeden door de uitstekende thermische stabiliteit.
Nadelen van het bewerken van teflon:
- aanzienlijke uitzettingscoëfficiënt.
- sluipende spanning.
- Strakke toleranties zijn moeilijk te bereiken
- lage mechanische kwaliteit.
- Risico op braamvorming vanwege de soepelheid van het materiaal.
1.0 Toepassingen en tips voor het bewerken van Delrin, Teflon en PEEK
1.1 Toepassingen van het bewerken van Teflon
Teflon is niet het meest aanpasbare materiaal voor CNC-bewerking, maar vanwege zijn gunstige eigenschappen, zoals hittestabiliteit en een lage wrijvingscoëfficiënt, heeft het een aantal belangrijke nichetoepassingen. Draadisolatie gebruikt ongeveer de helft van de totale hoeveelheid PTFE die wereldwijd wordt geproduceerd, maar CNC-machines worden niet gebruikt om bedrading of de isolatie ervan te maken. De antiaanbaklaag van Teflon voor aluminium kookgerei is misschien wel de andere meest bekende toepassing; in dit geval wordt Teflon in vloeibare vorm over het geëtste metalen oppervlak gespoten of gerold. Kookgerei met tefloncoating wordt niet vaak machinaal bewerkt.
Teflon kan echter worden bewerkt met behulp van CNC-bewerking als het massief is. Tandwielen, bussen, fittingen en kleppen zijn voorbeelden van industriële teflononderdelen die machinaal kunnen worden bewerkt.
Gears
Op gebieden als de medische wereld, voedselverwerking, onderzoek en ruimtevaart omvatten veelgebruikte CNC-gefreesde PTFE-onderdelen bussen, fittingen, lagers en kleppen.
Bewerkingstips voor Teflon
Teflon kan niet zomaar worden vervangen door andere veelgebruikte materialen vanwege de eigenschappen ervan en de manier waarop het moet worden geconstrueerd om aan de kenmerken van PTFE te voldoen. Met voldoende zorgvuldigheid en voorzorgsmaatregelen van zowel de ontwerper als de machinist is Teflon geschikt voor een breed scala aan onderdelen en componenten. Nauwere toleranties kunnen lastig zijn zonder het materiaal vooraf spanningsvrij te maken; een typische haalbare tolerantie voor Teflon-onderdelen is ongeveer 0.13 mm. De beste oppervlakteafwerkingen en toleranties kunnen worden bereikt door Teflon CNC-bewerken met zeer scherpe gereedschappen in combinatie met wateroplosbare koelvloeistoffen zoals perslucht en nevel. Bovendien hebben koelvloeistoffen zonder geur de voorkeur. Ontbramen is een cruciale factor om rekening mee te houden bij het bewerken van Teflon. Omdat PTFE zo zacht is, kunnen zelfs kleine, precieze snijgereedschappen ongewenste sporen achterlaten die na de bewerking moeten worden verwijderd. Bramen kunnen worden verwijderd met standaard oppervlaktebehandelingsprocedures zoals schuren, maar een meer geavanceerde aanpak is het bevriezen van het bewerkte Teflon om het minder buigzaam te maken tijdens het ontbramen.
Controlelijst.
- Gebruik schurende snijgereedschappen.
- Gebruik rijkelijk een in water oplosbare koelvloeistof.
- Probeer een gemiddelde tot losse tolerantie aan te houden.
- Ontwikkel vooraf een ontbraamplan.
1.2 Toepassingen van het bewerken van PEEK
PEEK is een materiaal dat voor verschillende doeleinden kan worden gebruikt, waarvan sommige effectiever met CNC kunnen worden verwerkt dan met andere productiemethoden. PEEK-plastic, dat verkrijgbaar is in zowel medische als industriële kwaliteiten, wordt gebruikt op het gebied van de tandheelkunde, de gezondheidszorg, de lucht- en ruimtevaart, de automobielsector, de chemische sector, de elektronica en de energiesector.
Tips voor PEEK-bewerking
Belangrijke procedures moeten vóór, tijdens en na de bewerking worden gevolgd om optimale resultaten te verkrijgen.
- Gloeien.
PEEK-staven worden onderworpen aan een gloeiprocedure om de spanning op te heffen en de kans op spanningen en oppervlaktebreuken tijdens het frezen te verminderen. PEEK dat is uitgegloeid, zal minder snel vervormen. Afhankelijk van hoe lang het bewerkingsproces zal duren, kunnen meerdere gloeiprocessen nodig zijn.
- snij-apparaten.
PEEK kan vaak worden bewerkt met snijgereedschappen van siliciumcarbide. Diamantgereedschappen moeten worden gebruikt als de PEEK koolstofvezelversterking heeft of als extreem nauwe toleranties nodig zijn.
Bovendien kan besmetting worden voorkomen door het gebruik van de snijinstrumenten op metalen te vermijden.
- droog of glad
Om vervorming of breuk tijdens de bewerking te voorkomen, moet PEEK, aangezien het geen warmte afvoert, gekoeld worden. Bij de bewerking van bijvoorbeeld medische artikelen kan standaard vloeibaar koelmiddel worden gebruikt; in dat geval is echter koeling van het PEEK-materiaal met perslucht noodzakelijk. Dit komt omdat vloeibaar koelmiddel de biocompatibiliteit van PEEK kan beïnvloeden.
- Boren.
PEEK heeft een kleinere rek dan andere polymeren, wat bij het boren van diepe gaten tot breuken kan leiden.
- Gebruik de juiste bewerkingsparameters.
Als u zonder problemen PEEK-componenten wilt vervaardigen, is het gebruik van de juiste bewerkingsparameters tijdens boor-, frees- en draaibewerkingen belangrijk.
1.3 Toepassingen van het machinaal bewerken van Delrin
Bewerkbare Delrin-componenten worden veel gebruikt in een verscheidenheid aan cnc-machinewerkplaatsen, waaronder consumentenelektronica. Delrin wordt vaak gebruikt in de volgende verwerkingstoepassingen:
Tandwielen, behuizingen, veren, ventilatorwielen, kleppen, lagers, rollen en schrapers kunnen allemaal van delrin worden gemaakt.
Lagers
Tot de Delrin-componenten die in elektronische toepassingen worden gebruikt, behoren isolatoren, connectoren, spoelen en verbindingen, evenals onderdelen voor consumentenelektronica zoals toetsenbordafdekkingen.
Deurslotsystemen, scharnierende behuizingen en brandstofzendereenheden zijn allemaal voertuigonderdelen gemaakt van Delrin.
Inhalatoren, insulinepennen en medische apparatuur behoren tot de medische benodigdheden van Delrin.
zowel een chirurgische nietmachine als een plectrum zijn aanwezig.
Tips voor Delrin-bewerking
Delrin hoeft geen extreme veiligheidsmaatregelen te nemen omdat het een van de polymeren is die het meest geschikt is voor bewerking. Niettemin werken sommige ontwerpfactoren en productietechnieken er beter op dan andere.
- Delrin-specifiek ontwerp.
Probeer een constante wanddikte aan te houden bij het ontwerpen van items voor Delrin-bewerking, en gebruik indien nodig afrondingen en ribben. Grote componenten kunnen gevoeliger zijn voor kromtrekken.
- Delrin moet apart worden bewaard.
Het gebruik van snijgereedschappen die nog nooit zijn gebruikt voor het snijden van aluminium of andere metalen is de beste manier om besmetting te voorkomen.
- Wees oplettend.
Delrin kan effectiever worden bewerkt met scherpe snijgereedschappen met een hoge vrije hoek; Het terugdringen van het smeermiddelgebruik kan ook gunstig zijn.
- niet te strak.
Omdat Delrin niet bijzonder stijf is, moet voorzichtigheid worden betracht bij het opspannen van het werk. Gebruik constant lichte klemdruk.
- Blijf kalm.
Delrin is kwetsbaar voor warmtebronnen van meer dan 121°C. Naast dat ze beter presteren dan vloeibare koelmiddelen, versnellen koelmiddelen op luchtbasis de spaanverwijdering.
- Houd het instrument netjes.
Bewerkte Delrin produceert gecontroleerde en uniforme spanen; de spaanafvoer moet snel gebeuren om te voorkomen dat er zich materiaal aan het gereedschap hecht.
2.0 Conclusie
Tal van commerciële en huishoudelijke artikelen worden gemaakt van kunststofpolymeren. Voor sommige artikelen is een hoge mate van precisie, nauwkeurigheid, nauwe toleranties, enzovoort, vereist. Daarom is CNC-bewerking van kunststof een populaire optie voor veel mensen die hoogwaardige, duurzame kunststofpolymeren willen gebruiken.
